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Einrichtung zur Aufnahme axialer Kräfte rotierender Teile von Fliissigkeitspumpen, deren Antriebs- motoren u. dgl.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Aufnahme axialer Kräfte rotierender Teile von Flüssigkeitspumpen, deren Antriebsmotoren u. dgl. mit einem Gummigleitkörper, welcher durch die zu fördernde Flüssigkeit geschmiert und gekühlt wird.. und besteht darin, dass die Welle Bohrungen aufweist, welche einen zwischen dem Gleitkörper und der Welle vorgesehenen Zwischenraum, von welchem die im Gleitkörper angeordneten Schmiernuten ausgehen, mit einem die Schmier-bzw.
Kühlflüssigkeit enthaltenen Raum höhereren Druckes verbinden.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Tauehpumpe mit der erfindungsgemässen Einrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Einrichtung in vergrössertem Massstabe, Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie III--III der Fig. 2. Fig. 4 ist die Abwicklung des Schnittes nach Linie IV-IV der Fig. 3. Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt durch eine Pumpe. Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Gummigleitkörpers in Draufsicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1-4 ist 1 die Welle einer elektrisch angetriebenen Pumpe, 2 ist das Laufrad der Pumpe, 3 der Leitapparat, 4 der Druckraum der Pumpe und 5 der Druckstutzen. 8 ist das Gehäuse des Elektromotors, 9 der Stator, 10 dessen Wicklungen und 11 der Rotor. Der Luftspalt zwischen Stator und Rotor ist mit 12 bezeichnet. 14 ist die erfindungsgemässe Einrichtung zur Aufnahme der axialen Kräfte der Welle 1, deren Gleitkörper 15 aus Gummi gefertigt ist. Der Gummigleitkörper 15 ist in einem Teller 16 angeordnet, der am ruhenden Stützteil 77 der Einrichtung befestigt ist. Der Stützteil 17 ist wieder am Gehäuse 8 des Motors angebracht und beispielsweise als ein die Welle
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Nuten 19 in mehrere Teilflächen20 unterteilt.
Die Nuten 19 können aber auch in anderer Weise angeordnet sein, ohne dass eine vollkommene Unterteilung des Gleitkörpers durch dieselben stattfinden würde, wie noch bei Beschreibung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 6 näher erläutert wird. Die Nuten 19 sind gleichzeitig als Kanäle für die Zuführung der zu fördernden Flüssigkeit zum Gleitkörper 15 zwecks Schmierung und Kühlung desselben ausgebildet. Die Nuten münden in einem zwischen den Gleitkörper 15 und der Welle 1 vorgesehenen Zwischenraum 21 und weisen beispielsweise rechteckigen Querschnitt mit abgeschrägten oberen Kanten 22 auf. Der im Teller 16 ruhende Gummigleitkörper 15 ist mit Mitteln zur Befestigung im Teller ausgestattet, welche beispielsweise als Schwalbenschwanzverbindungen 25 ausgeführt sind.
Der Gummigleitkörper 15 kann in dem Teller 16 auch eingeklebt oder in irgendeiner andern Art befestigt sein. Das die Welle 1 umgebende Lagergehäuse 17 ist gleichzeitig als Träger für den gleichfalls zweckmässig aus Gummi gefertigten Gleitkörper 29 eines Halslagers 30 ausgebildet. Die Verbindung zwischen dem das untere Ende der Welle 1 umgebenden Innenraum 31 des Lagergehäuses 17 und dem zwischen dem Gleitkörper 15 und der Welle 1 verbleibenden Zwischenraum 21 stellen am Halslager angeordnete Schmier bzw. Kühlkanäle 35 her. Die Welle 1 weist eine Bohrung. * ? auf, welche die Verbindung des zwischen dem Gleitkörper 15 und der Welle 1 vorgesehenen Zwischenraumes 21 mit einem die Schmier-bzw. Kühlflüssigkeit enthaltenden Raum höheren Druckes herstellt.
Als solcher ist zweckmässigerweise der Innenraum des rotierenden Laufrades der Pumpe. 3 gewählt, da die durch das Laufrad geförderte Flüssigkeit sich in kräftiger Rotation befindet, so dass ein Einströmen von Verunreinigungen in die Bohrung 36 der Welle 1 vermieden wird. Zufolge der Zentrifugalkraft werden nämlich die Verunreinigungen, wie Sand u. dgl., nach aussen geschleudert, so dass sie in die nahe der Wellenachse angeordnete Einströmöffnung 36'nicht einbezogen werden. 27 ist die an der Welle 1
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ein zur Abstützung der Motorwelle 1 dienendes, am Deckel des Motors 8 angeordnetes Halslager, welches Kühl- und Schmiernuten 41 aufweist, die eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Motors und dem mit der zu fördernden Flüssigkeit erfüllten Aussenraum 45 herstellen.
Die Kühl-und Sehmiernuten 41 des Halslagers 40 stehen mit den Nuten 19 des Gummigleitkörpers durch den Rotorspalt 12 in Verbindung, so dass die Weiterleitung der Schmier-und Kühlflüssigkeit zu dem Halslager 40 erfolgen kann.
Der Vorteil der Verwendung von Gummi für den Gleitkörper 15 der erfindungsgemässen Einrichtung ist insbesondere darin gelegen, dass die in die Nuten 19 eingeströmte Kühl-und Schmier- flüssigkeit zufolge der Elastizität des Materials leicht durch den rotierenden Spurring 28 in den Zwischenraum zwischen diesem und dem Gummigleitkörper eingezogen werden kann und sich dort in gleichmässiger Weise in Form eines dünnen Films verteilt. Das Einziehen der Schmier-und Kühlflüssigkeit in den Zwischenraum zwischen den Gleitflächen wird besonders durch die Abschrägungen 22 der Nuten 19 begünstigt, entlang welchen das durch den Spurring mitgenommene Schmiermittel in den Zwischenraum zwischen den Gleitflächen förmlich eingepresst wird.
Die Nachgiebigkeit des Gummis ermöglicht in hervorragender Weise die Bildung eines gleichmässigen Flüssigkeitsfilms, so dass zwischen dem Gummigleitkörper und dem Spurring 28 nur Flüssigkeitsreibung vorherrscht, was einen besonders günstigen Wirkungsgrad der Einrichtung bedingt. Die Abschrägung beider oberer Kanten ermöglicht eine beliebige Drehrichtung der Welle bei gleich vorteilhaften Schmier- und Kühlverhältnissen.
Besondere Vorteile bietet die erfindungsgemäss.. Einrichtung bei Flüssigkeitspumpen und deren Antriebsmotoren, wenn die zu fördernde Flüssigkeit sandhältig ist oder andere Verunreinigungen enthält.
Ein zwischen die Gleitflächen des Spurringes 28 und des Gummigleitkorpers. H gelangendes Sandkorn wird sich zufolge der Nachgiebigkeit des Gummis in den Gummigleitkörper YJ einbetten, ohne eine Beschädigung der Gleitflächen, wie Einkratzen u. dgl., zu verursachen.
Bei der in Gang befindliehen Pumpe wird die gleichzeitig als Kühl- und Schmiermittel verwendete zu fördernde Flüssigkeit von dem Laufradinnern durch den Kanal 36'und die Bohrung'36 in den Innenraum 31 gedrückt, um von dort aus durch die Kühl-bzw. Sehmiernuten Jo des Halslagers 29 in den
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Flüssigkeit erfüllten Aussenraum 43, wodurch der Kreislauf geschlossen ist. Es ist sonach zwecks Kühlung und Schmierung des Gleitkörpers 15 und sämtlicher Lager bloss eine einzige gemeinsame Zuführungsleitung, nämlich die Bohrung 36 der Welle, vorgesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist 80 die Welle der beispielsweise seehsstufig ausgeführten horizontalen Kreiselpumpe 81. 82, 83, 84, 85, 86 und 87 sind die einzelnen Stufen derselben. Die an die letzte Druckstufe anschliessende Einrichtung zur Aufnahme der axialen Kräfte der rotierenden Welle 80 weist ähnlichen Aufbau wie die Entlastungseinrichtung gemäss dem Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1-4 auf. 90 ist die Entlastungsscheibe, 91 der mit Nuten versehene Gummigleitkörper, der mittels Sehwalbenschwanzverbindungen 92 mit dem Teller 93 verbunden ist.
Der Hohlraum 94 zwischen der Entlastungsscheibe 90 und dem Gehäuseteil 95 steht aber gemäss vorliegendem Ausführungsbeispiel durch eine in der Welle 80 vorgesehene Bohrung 96 mit der zweiten Druckstufe der Pumpe in Verbindung.
Eine zweite Bohrung 97 der Welle 80 stellt die Verbindung zwischen der Kammer 98 auf der linken Seite der Entlastungsscheibe mit der fünften Druekstufe her.
Bei dieser Ausführung wird sich sonach im Hohlraum 94 ein Druck einstellen, der ungefähr dem in der zweiten Druckstufe herrschenden noch verhältnismässig geringen Drucke entspricht. In der Kammer 98 hingegen wird zufolge der Verbindung derselben mit der fünften Druckstufe ein bedeutend höherer Druck herrschen, so dass ein Teil des Axialschubes durch die Druckdifferenz aufgehoben wird. Die verbleibende Anpresskraft zwischen der Entlastungsscheibe 90 und dem Gummigleitkörper 91 wird zufolge der erfindungsgemässen Ausgestaltung desselben in besonders reibungsfreier Weise aufgenommen.
Durch den Druckunterschied zwischen den Räumen 94 und 98 findet auch eine entsprechende Strömung der Flüssigkeit durch die Nuten des Gummigleitkörpers statt, wodurch auch für die Schmierung und Kühlung der Einrichtung in vorteilhafter Weise gesorgt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel des Gummigleitkörpers gemäss Fig. 6 weist die Nut 119 spiralförmigen Verlauf auf, mündet nach innen zu in den Zwischenraum 121 und nach aussen hin in den Innenraum des Motorgehäuses. Die Verbindung zwischen dem Raum 121 und der Nut 119 stellen ferner im Gummikörper 11b vorgesehene Verbindungsrillen 119'her.
Die Verbindung des Gummigleitkorpers bei sämtlichen Ausführungsbeispielen mit seinem Teller kann erfindungsgemäss in besonders einfacher und vorteilhafter Weise dadurch erfolgen, dass in dem Teller vorerst das unvulkanisierte Gummimaterial für den Gleitkörper eingebracht und sodann mit dem Lagerteller zusammen vulkanisiert wird. Dieses Verfahren ergibt eine besonders verlässliche Verbindung zwischen den genannten Teilen und kann auch angewendet werden, wenn zwecks besonderer Sicherung der Verbindung die beschriebenen Sehwalbenschwanzverbindungen vorgesehen sind.
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Device for absorbing axial forces from rotating parts of liquid pumps, their drive motors and the like. like
The present invention relates to a device for absorbing axial forces of rotating parts of liquid pumps, their drive motors u. Like. With a rubber sliding body, which is lubricated and cooled by the liquid to be conveyed .. and consists in the fact that the shaft has bores which have a space provided between the sliding body and the shaft from which the lubricating grooves arranged in the sliding body extend with a the lubrication or.
Connect coolant containing space of higher pressure.
In the drawing, several embodiments of the invention are shown, u. Between FIG. 1 shows a cross section through a dew pump with the device according to the invention, FIG. 2 shows a cross section through the device on an enlarged scale, FIG. 3 is a section along line III - III of FIG. 2. FIG Development of the section along line IV-IV of FIG. 3. FIG. 5 shows a further embodiment in a longitudinal section through a pump. Fig. 6 shows an embodiment of the rubber sliding body in plan view.
In the embodiment according to FIGS. 1-4, 1 is the shaft of an electrically driven pump, 2 is the impeller of the pump, 3 is the diffuser, 4 is the pressure chamber of the pump and 5 is the pressure nozzle. 8 is the housing of the electric motor, 9 the stator, 10 its windings and 11 the rotor. The air gap between the stator and rotor is denoted by 12. 14 is the device according to the invention for absorbing the axial forces of the shaft 1, the sliding body 15 of which is made of rubber. The rubber sliding body 15 is arranged in a plate 16 which is attached to the resting support part 77 of the device. The support part 17 is again attached to the housing 8 of the motor and, for example, as a shaft
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Grooves 19 divided into several partial surfaces 20.
The grooves 19 can, however, also be arranged in a different way without the sliding body being completely subdivided by the same, as will be explained in more detail in the description of the exemplary embodiment according to FIG. 6. The grooves 19 are at the same time designed as channels for the supply of the liquid to be conveyed to the sliding body 15 for the purpose of lubrication and cooling of the same. The grooves open into an intermediate space 21 provided between the sliding body 15 and the shaft 1 and have, for example, a rectangular cross-section with beveled upper edges 22. The rubber sliding body 15 resting in the plate 16 is equipped with means for fastening in the plate, which are designed, for example, as dovetail connections 25.
The rubber sliding body 15 can also be glued into the plate 16 or fastened in some other way. The bearing housing 17 surrounding the shaft 1 is at the same time designed as a carrier for the sliding body 29 of a neck bearing 30, which is likewise expediently made of rubber. The connection between the inner space 31 of the bearing housing 17 surrounding the lower end of the shaft 1 and the space 21 remaining between the sliding body 15 and the shaft 1 are provided by lubricating or cooling channels 35 arranged on the neck bearing. The shaft 1 has a bore. *? on which the connection of the space 21 provided between the sliding body 15 and the shaft 1 with a lubricating or. Produces coolant containing space of higher pressure.
As such, the interior of the rotating impeller of the pump is expediently. 3 is chosen because the liquid conveyed through the impeller is in vigorous rotation, so that an inflow of impurities into the bore 36 of the shaft 1 is avoided. Namely, due to the centrifugal force, the impurities such as sand and. The like., thrown outward so that they are not included in the inflow opening 36 'arranged near the shaft axis. 27 is the one on shaft 1
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a neck bearing, which is used to support the motor shaft 1 and is arranged on the cover of the motor 8, which has cooling and lubricating grooves 41 which establish a connection between the interior of the motor and the exterior 45 filled with the liquid to be conveyed.
The cooling and sealing grooves 41 of the neck bearing 40 are connected to the grooves 19 of the rubber sliding body through the rotor gap 12, so that the lubricating and cooling liquid can be conveyed to the neck bearing 40.
The advantage of using rubber for the sliding body 15 of the device according to the invention lies in the fact that the cooling and lubricating liquid that has flowed into the grooves 19, due to the elasticity of the material, easily passes through the rotating track ring 28 into the space between this and the rubber sliding body can be drawn in and distributed there in a uniform manner in the form of a thin film. The drawing in of the lubricating and cooling liquid into the space between the sliding surfaces is particularly favored by the bevels 22 of the grooves 19, along which the lubricant carried along by the track ring is positively pressed into the space between the sliding surfaces.
The resilience of the rubber enables the formation of a uniform liquid film in an excellent manner, so that only liquid friction prevails between the rubber sliding body and the track ring 28, which results in a particularly favorable efficiency of the device. The bevel of the two upper edges allows the shaft to rotate in any direction with equally advantageous lubrication and cooling conditions.
The device according to the invention offers particular advantages in liquid pumps and their drive motors when the liquid to be conveyed contains sand or other impurities.
One between the sliding surfaces of the track ring 28 and the rubber sliding body. H arriving grain of sand will embed itself in the rubber sliding body YJ due to the flexibility of the rubber without damaging the sliding surfaces, such as scratching and the like. Like. To cause.
When the pump is in operation, the liquid to be pumped, which is used simultaneously as a coolant and lubricant, is pressed from the inside of the impeller through the channel 36 ′ and the bore 36 into the interior space 31 in order to pass from there through the cooling or cooling fluid. Sehmiernuten Jo of the neck bearing 29 in the
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Liquid filled outer space 43, whereby the circuit is closed. For the purpose of cooling and lubricating the sliding body 15 and all bearings, only a single common feed line, namely the bore 36 of the shaft, is provided.
In the exemplary embodiment according to FIG. 5, 80 is the shaft of the horizontal centrifugal pump 81, which is designed, for example, as a sea-stage stage. 82, 83, 84, 85, 86 and 87 are the individual stages of the same. The device for absorbing the axial forces of the rotating shaft 80 following the last pressure stage has a similar structure to the relief device according to the exemplary embodiment according to FIGS. 1-4. 90 is the relief disc, 91 the grooved rubber sliding body, which is connected to the plate 93 by means of barbed connections 92.
According to the present exemplary embodiment, however, the cavity 94 between the relief disk 90 and the housing part 95 is connected to the second pressure stage of the pump through a bore 96 provided in the shaft 80.
A second bore 97 of the shaft 80 establishes the connection between the chamber 98 on the left side of the relief disk with the fifth pressure stage.
In this embodiment, a pressure will therefore be established in the cavity 94 which corresponds approximately to the still relatively low pressures prevailing in the second pressure stage. In the chamber 98, however, as a result of the connection of the same to the fifth pressure stage, a significantly higher pressure will prevail, so that part of the axial thrust is canceled out by the pressure difference. The remaining contact pressure between the relief disk 90 and the rubber sliding body 91 is absorbed in a particularly frictionless manner according to the inventive design of the same.
Due to the pressure difference between the spaces 94 and 98, there is also a corresponding flow of the liquid through the grooves of the rubber sliding body, which also advantageously ensures the lubrication and cooling of the device.
In the embodiment of the rubber sliding body according to FIG. 6, the groove 119 has a spiral course, opens inwardly into the intermediate space 121 and outwardly into the interior of the motor housing. The connection between the space 121 and the groove 119 is also produced by connecting grooves 119 ′ provided in the rubber body 11b.
According to the invention, the connection of the rubber sliding body with its plate can be carried out in a particularly simple and advantageous manner in that the unvulcanized rubber material for the sliding body is first introduced into the plate and then vulcanized together with the bearing plate. This method results in a particularly reliable connection between the parts mentioned and can also be used if the described barbed connections are provided for the purpose of particularly securing the connection.